2023-2024学年山东省青岛市莱西市高二（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年山东省青岛市莱西市高二（下）期末物理试卷（含答案），共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.2023年11月2日，日本东京电力公司启动第三批约7800吨核污染水排海，对人类生活、海洋生态都会造成危害，受到多地民众声讨。福岛核污染水虽然经过“多核素去除设备”(ALPS)处理，但核污染水中的氚(13H)很难被分离清除，氚气会通过食物链在人体内累积，对人的伤害将不可估量。其衰变方程为 13H→23He+−10e，半衰期为12.5年，下列说法正确的是( )
A. 13H的比结合能小于 23He的比结合能
B. 放出的 −10e来自原子核外电子
C. 受核污染的海产品经过高温烹煮其放射性会有所减弱
D. 100个 13H在25年后大约剩下25个未发生衰变
2.如图甲，一只小鸟飞到树枝上休息，从它与树枝接触之后的一段时间内，其上下振动的v−t图像如图乙，速度取向下为正。以下说法正确的是( )
A. t1时刻小鸟速度向下达到最大，树枝对其弹力达到最大
B. t2时刻小鸟处于最低位置
C. t2时刻小鸟处于静止状态，所受合力为零
D. t3时刻小鸟处在最高点
3.转动惯量(J=∑miri2)是物体绕转轴转动时惯性的量度，其中ri是微元mi到转轴的距离。复摆是由大小和形状不发生变化的物体，绕固定水平轴在重力作用下做微小摆动的运动体系，如图所示，l是质心到转轴的距离。复摆和单摆类似，可以视为简谐运动。根据所学物理知识，判断复摆的周期公式可能是( )
A. 2π Jmgl B. 2π mglJ C. 2πJmgl D. 2πmglJ
4.如图所示，质量为2m的A物体和质量为m的B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg的恒力F向上拉B，运动距离ℎ时B与A分离.则下列说法中正确的是( )
A. B和A刚分离时，弹簧弹力为mg
B. B和A刚分离前一起向上做匀加速运动
C. B和A刚分离时，A的加速度不为0
D. 弹簧的劲度系数等于mgℎ
5.如图所示，斜面体M放在粗糙的水平面上。第一次物块m恰能沿斜面匀速下滑，而斜面体静止不动；第二次用平行于斜面向下的恒力F推动物块，使物块加速下滑，则下列说法正确的是( )
A. 第一次地面对斜面的支持力较大
B. 第二次斜面体对物块的摩擦力较大
C. 两次地面对斜面的支持力一样大
D. 第二次地面对斜面的摩擦力水平向右
6.如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62eV−3.11eV，锌的逸出功为3.34eV，下列说法错误的是( )
A. 处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
B. 用能量为12eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子向高能级跃迁
C. 一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出3种不同频率的光子
D. 一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为9.41eV
7.如图，将一质量为m的小球靠近一面墙竖直向上抛出，图甲是小球向上运动时抓拍的频闪照片，图乙是小球下落时抓拍的频闪照片。重力加速度为g，假设小球所受的空气阻力大小不变，则可算小球所受空气阻力大约为( )
A. 0.15mg
B. 0.2mg
C. 0.5mg
D. 因砖的尺寸未知，无法估算
8.水平地面上有一足够长的固定斜面，倾角为37°，小华站在斜面底端向斜面上投掷小石子。若小石子出手高度为站立点正上方1.6m处，小石子的飞行轨迹所在平面与斜面底边垂直，落在斜面上时速度方向恰好水平。已知站立点到落点的距离为11m，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。估算得小石子出手时的速度大小为( )
A. 10m/s B. 8.8 2m/s C. 10 2m/s D. 177m/s
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.小明同学想了解小区电梯的加速度，使用轻弹簧、直尺、钢球等自制了一个加速度测量仪。如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。发现不挂钢球时，静止时弹簧下端指针位于直尺15cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺25cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就得到了一个加速度测量仪。取竖直向下为正方向，重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A. 20cm刻度对应的加速度为0.5g
B. 35cm刻度对应的加速度为g
C. 加速度的刻度值是均匀的
D. 受弹簧自身重力影响，应尽量选择一个质量较小的弹簧，弹簧质量越大测量误差会越大
10.如图所示，甲图是某光电管被a、b两束光照射时光电管中光电流与电压关系图像，乙图是c、d两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，下列判断正确的是( )
A. a光的光子能量小于b光的光子能量
B. c金属的逸出功小于d金属的逸出功
C. 若用b光照射c金属能发生光电效应，则用a光照射d金属也一定能发生光电效应
D. 用a光照射c、d金属，若d金属能发生光电效应，则c金属也一定能发生光电效应
11.如图所示，直角三角形斜面体ABC固定在水平面上，∠A=30°、∠C=90°，AC面光滑，粗细均匀的直杆竖直立在地面上的B点，滑环Q套在杆上，物块P放在斜面上，P和Q用绕过C处定滑轮的细线连接。施加外力F令物块Q以速度v沿直杆向上匀速运动，不计滑轮的大小，AC面及直杆足够长，当Q运动到位置D时距B、C距离相等。下列说法正确的是( )
A. P的速度大小为0.5v
B. P处于超重状态
C. Q从D到与C等高的C′过程中，绳子对Q的拉力大小不变
D. Q经过与C等高的C′点时，P的瞬时速度为零
12.如图，光滑水平面上固定有光滑长直木板，倾角θ=37°、质量2kg的斜面紧靠木板放置，质量为1kg的物块与斜面之间的动摩擦因数μ=1516，初始时斜面与物块均静止，作用在斜面上的力F与木板平行水平向右，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是( )
A. 物体与斜面相对静止时，摩擦力方向沿斜面指向左上方
B. 物体与斜面相对静止时，摩擦力方向沿斜面指向右上方
C. 要使物体与斜面不发生相对滑动，F最大值为4.5N
D. 要使物体与斜面不发生相对滑动，F最大值为13.5N
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
13.某同学利用如图所示的实验装置探究滑轮工作时受到的摩擦力。细绳跨过固定在铁架台上的轻滑轮，两端各悬挂一只重锤，重锤质量均为M，重力加速度为g。实验操作如下：
①用米尺量出重锤1底端距地面的高度ℎ；
②在重锤1上加上质量为m的小钩码；
③左手将重锤2压在地面上，保持系统静止。释放重锤2，同时右手开启秒表，在重锤1落地时停止计时，记录下落时间；
④重复测量3次下落时间，取其平均值作为测量值t。
请回答下列问题：
(1)步骤④可以减小对下落时间t测量的______(选填“偶然”或“系统”)误差。
(2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多，主要是为了______。
A.使H测得更准确
B.使重锤1下落的时间长一些
C.使系统的总质量近似等于2M
D.使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等
(3)用实验中的测量量和已知量(M、ℎ、m、g、t)表示滑轮受到的摩擦力Ff，则Ff= ______。
14.请使用下列器材测量小车质量M：
小车、一端带有定滑轮的平直轨道、垫块、细线、打点计时器、纸带、频率为50Hz的交流电源、直尺、质量均为m=10g的7个槽码。

(1)完成下列实验步骤中的填空：
ⅰ.按图甲安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着7个槽码。改变轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列______的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑；
ⅱ.保持轨道倾角不变，取下1个槽码(即细线下端悬挂6个槽码)，让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点迹测出加速度a；
ⅲ.依次减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤ⅱ；
ⅳ.以取下槽码的总个数n(1≤n≤7)的倒数1n为纵坐标，1a为横坐标，作出1n−1a图像。
(2)已知重力加速度大小g=9.80m/s2，计算结果均保留三位有效数字，请完成下列填空：
①下列说法正确的是______；
A.接通电源后，再将小车从靠近打点计时器处释放
B.小车下滑时，位于定滑轮和小车之间的细线应始终跟倾斜轨道保持平行
C.实验中必须保证细线下端悬挂槽码的质量远小于小车的质量
D.若细线下端悬挂着2个槽码，则小车在下滑过程中受到的合外力大小为5mg
②若某次实验获得如图乙所示的纸带，已知相邻计数点间均有4个点未画出，则加速度大小a= ______m/s2；在打“7”点时小车的速度大小v7= ______m/s；
③写出1n随1a变化的关系式______(用M，m，g，a，n表示)；
④测得1n−1a关系图线的斜率为0.20m/s2，则小车质量M= ______kg。
四、计算题：本大题共4小题，共45分。
15.青岛地铁1号线为跨海地铁线路，线路全长60.11千米，共设置41座车站，全部为地下车站。如图从S站到T站是一段直线线路，全程3.3km，列车运行最大速度为72km/ℎ。为了便于分析，我们用图乙来描述这个模型，列车在S站从静止开始做匀加速直线运动，达到最大速度后立即做匀速直线运动，进站前从最大速度开始做匀减速直线运动，直至到T站停车，且加速的加速度大小为减速加速度大小的二分之一。现匀加速运动过程中依次经过A、B、C点，A→B用时3s，B→C用时5s，且AB长12.6m，BC长45.0m。求：
(1)S、A两点之间的距离；
(2)列车匀速行驶的时间。
16. 92232U发生α衰变时，其衰变方程为： 92232U→90228Tℎ+24He+55MeV，光在真空中的传播速度为c=3×108m/s，e=1.6×10−19C。
(1)求一次衰变过程中亏损的质量(保留2位有效数字)；
(2)若 92232U开始处于静止状态，衰变过程释放的核能全部转化为α粒子和钍核的动能，求放出的α粒子的动能(单位用MeV表示，保留2位有效数字)；
(3)若 92232U和 90228Tℎ的比结合能分别是1.38MeV和1.50MeV，求 ​24He的比结合能。
17.如图所示，截面为直角三角形的斜面体C静置在光滑水平地面上，滑轮P固定在倾角为θ=53°的斜面顶端，滑轮Q固定天花板上，PQ水平。物块A、B跨过两滑轮被轻绳连接。开始时用手托住物块B，绳子伸直，物块A静止在斜面底端。作用在斜面上一个水平力F，使斜面一直保持静止。物块B放手后竖直下落2m被接住，物块A继续运动达到的最高点与滑轮P的竖直高度差为0.128m。已知斜面体C的竖直边高度为ℎ=1.6m，质量为mC=2kg，物块A、B质量均为mA=mB=1kg。设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，g取10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6。滑轮P很小不会阻挡物块A。求
(1)物块B被接住时，物块A的速度；
(2)A与C之间的动摩擦因数；
(3)物块B竖直下落过程中，地面受到的压力大小和水平力F的大小。
18.如图甲所示，一长木板A在水平地面上向右运动，在t=0时刻将一无初速度的物块B轻放到木板上，取水平向右为正方向，B相对于A的速度用vBA表示，在0∼0.75s内，相对速度vBA随时间t变化的关系图像如图乙所示。已知A、B的质量关系为mA=2mB，A与B及A与地面之间均有摩擦(动摩擦因数不等)，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，B始终没有滑出A，重力加速度g=10m/s2。求：(结果可以保留分数)
(1)A与B间、A与地面间的动摩擦因数；
(2)从t=0时刻到A与B均停止运动时，B相对于A的位移大小。
参考答案
1.A
2.B
3.A
4.D
5.C
6.B
7.C
8.D
9.ABC
10.BD
11.ABD
12.BD
13.偶然 B mg−(2M+m)2ℎt2
14.距离相等 AB 1.12 1.02 1n=mgM+7m⋅1a+mM+7m 0.42
15.解：(1)设加速时加速度大小为a，列车过A点的速度为vA，根据位移—时间关系有
AB=vAt1+12at12
AB+BC=vA(t1+t2)+12a(t1+t2)2
代入数据解得vA=2.4m/s，a=1.2m/s2
则SA=vA22a=2.422×1.2m=2.4m
(2)最大速度vm=72km/ℎ=20m/s
列车的加速距离为x1=vm22a=2022×1.2m=5003m
由题可知列车的减速时的加速度大小为a′=0.6m/s2，列车的减速距离为x2=vm22a′=2022×0.6m=10003m
列车匀速运动的时间为
t=x−x1−x2vm
把x=3.3km=3300m代入得t=140s
答：(1)S、A两点之间的距离为2.4m；
(2)列车匀速行驶的时间为140s。
16.解：(1)由衰变方程可知，一次衰变释放的核能为：ΔE=55MeV=55×106×1.6×10−19J=8.8×10−12J
由爱因斯坦质能方程可得：ΔE=Δmc2
解得亏损的质量为：Δm=9.8×10−29kg
(2)衰变过程满足动量守恒，可知α粒子和钍核的动量等大反向。
动能与动量的关系为：Ek=p22m
可得：EkαEkTℎ=mTℎmα=2284=57
依题意可得：Ekα+EkTℎ=释放的核能ΔE=55MeV
解得：Ekα=54MeV
(3)设 92232U 和 90228Tℎ的比结合能分别是E1和E2， 24He的比结合能为E3。根据结合能与比结合能的定义可得：
4E3+228E2−232E1=ΔE=55MeV
已知：E1=1.38MeV，E2=1.50MeV
解得：E3=8.29MeV
答：(1)一次衰变过程中亏损的质量为9.8×10−29kg；
(2)放出的α粒子的动能为54MeV；
(3) 24He的比结合能为8.29MeV。
17.解：(1)设斜面的长度为L，由图可知L=ℎsinθ=1.6sin53∘m=2m，物块B竖直下落2m时物块A运动至P点，此后物块A做斜抛运动，竖直方向运动有vy2=2gΔℎ，解得vy= 2gΔℎ= 2×10×0.128m/s=1.6m/s，由v=vysinθ可得v=；
(2)物块B竖直下落到被接住的过程中，根据动能定理可得mBgℎ1−mAgℎ1sinθ−μmAgℎ1csθ=12(mA+mB)v2，代入数据得1×10×2J−1×10×2×0.8J−μ×1×10×2×0.6J=12×(1+1)×22J，解得A与C之间的动摩擦因数μ=0；
(3)物块B竖直下落过程中，将A、B看作整体，根据牛顿第二定律有mBg−mAgsinθ=(mA+mB)a，解得a=1×10−1×10×0.81+1m/s2=1m/s2，设绳子的拉力为T，由牛顿第二定律得mBg−T=mBa，解得T=mBg−mBa=1×10N−1×1N=9N，以A、C看作整体，竖直方向有FN−mAg−mCg=mAasinθ，代入数据FN−1×10N−2×10N=1×1×0.8N，得出FN=30.8N，根据牛顿第三定律，地面受到的压力大小FN′=FN，解得FN′=30.8N，水平方向有T−F=mAacsθ，代入数据F=9N−1×1×0.6N=8.4N。
答：(1)物块B被接住时，物块A的速度为2m/s；
(2)A与C之间的动摩擦因数μ=0；
(3)地面受到的压力大小为FN′=30.8N，水平力F的大小为F=8.4N。
18.解：(1)t=0时刻开始B相对于A向左滑动，B受到向右的滑动摩擦力，相对于地面向右做匀加速直线运动，A相对于地面向右做匀减速运动，到0.5s时二者共速。设B与A间、A与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2。在0～0.5s内，根据牛顿第二定律得：
对B有：μ1mBg=mBaB1
对A有：−μ1mBg−μ2(mA+mB)g=mAaA1
由图乙可知在0～0.5s内B相对于A的加速度为：aBA1=aB1−aA1=50.5m/s2=10m/s2
在0.5～0.75s内，vBA>0，故B受到的滑动摩擦力向左，相对于地面向右做匀减速直线运动，A相对于地面向右做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律得：
对B有：−μ1mBg=maB2
对A有：μ1mBg−μ2(mA+mB)g=mAaA2
由图乙可知相对加速度为：aBA2=aB2−aA2=−0.5m/s2=2m/s2
联立解得：μ1=415，μ2=0.4，aB1=83m/s2，aA2=−143m/s2，aB2=−83m/s2
(2)在0～0.5s内，B相对于A的位移可用图乙中0～0.5s内图线与横轴围成的面积计算，则有：
xBA1=−12×5×0.5m=−1.25m
t=0.5s时刻B相对于地面的速度为：vB1=aB1t=83×0.5m/s=43m/s
由图乙可知t=0.5s时刻vBA=0，故A相对于地面的速度为vA1=43m/s
此后A减速到零的位移为：xA=−vA122aA2，解得：xA=421m
B减速到零的位移为：xB=−vB122aB2，解得：xB=13m
B相对于A的位移为：xBA2=xB−xA=13m−421m=17m
从t=0时刻到B与A均停止运动时，B相对于A的位移为：xBA=xBA1+xBA2=−1.25m+17m=−3128m
即B相对于A的位移大小为3128m
答：(1)A与B间、A与地面间的动摩擦因数分别为415、0.4；
(2)从t=0时刻到A与B均停止运动时，B相对于A的位移大小为3128m。